Étude des solutions aqueuses, des acides et des bases

Ensemble de cartes mémoire sur la structure de la molécule d'eau, les électrolytes, l'autoprotolyse, le produit ionique Ke et la caractérisation des solutions selon le pH.

Molécule d'eau ($H_2O$)

Molécule formée de deux atomes d'hydrogène ($Z = 1 = 1s^1$) et d'un atome d'oxygène ($Z = 8 = 1s^2 2s^2 2p^4$). L'atome d'oxygène étant plus électronégatif, il attire le nuage électronique, créant un excès de charge négative sur l'oxygène et un excès de charge positive sur l'hydrogène.

Molécule polaire

Molécule se comportant comme un dipôle électrique en raison d'une répartition inégale des charges, telle que l'eau dont la liaison $OH$ est polarisée.

Composés ioniques

Composés contenant des ions, également qualifiés d'électrolytiques. L'eau est un bon solvant pour ces composés, mais dissout mal les composés organiques.

Électrolyte fort

Composé ionique dont la dissociation dans l'eau est totale (exemples: $(H_3O^+ + Cl^-)$, $(Na^+ + OH^-)$).

Électrolyte faible

Composé ionique dont la dissociation dans l'eau est partielle (exemple: $NH_2RCOOH$).

Autoprotolyse de l'eau

Destruction d'une molécule d'eau par une autre molécule d'eau, lors de laquelle un des doublets libres de l'oxygène d'une molécule arrache un hydrogène d'une autre molécule d'eau pour donner $H_3O^+ + OH^-$.

Produit ionique de l'eau ($K_e$)

Produit des concentrations des ions produits par l'eau, défini par $K_e = [H_3O^+][OH^-]$. À une température donnée, $K_e$ est constant.

Produit ionique de l'eau à $25^\circ C$

Dans l'eau pure à $25^\circ C$, $[H_3O^+] = [OH^-] = 10^{-7}\,mol/L$, ce qui donne $K_e = 10^{-14}\,(mol/L)^2$.

Variation de $K_e$ avec la température

Le produit ionique $K_e$ augmente avec la température: $0,12 \times 10^{-14}$ à $0^\circ C$, $10^{-14}$ à $25^\circ C$, $0,29 \times 10^{-14}$ à $30^\circ C$, et $9 \times 10^{-14}\,(mol/L)^2$ à $60^\circ C$.

pH (Potentiel Hydrogène)

Cologarithme de la concentration en ions $H_3O^+$, exprimé par la formule $\text{pH} = -\log([H_3O^+])$.

$$pK_e$$

Cologarithme du produit ionique de l'eau, exprimé par la formule $pK_e = -\log(K_e)$.

Solution neutre

Solution aqueuse où $[H_3O^+] = [OH^-]$, ce qui implique $[H_3O^+] = \sqrt{K_e}$ et $\text{pH} = \frac{1}{2} pK_e$.

Solution acide

Solution aqueuse pour laquelle $[H_3O^+] > [OH^-]$, entraînant $[H_3O^+]^2 > K_e$ et $\text{pH} < \frac{1}{2} pK_e$.

Solution basique

Solution aqueuse pour laquelle $[H_3O^+] < [OH^-]$, entraînant $[H_3O^+]^2 < K_e$ et $\text{pH} > \frac{1}{2} pK_e$.